sensÖrler – algilayicilar - gds mühendislik arge · sensörler, vücudumuzun duyu organları...

SENSÖRLER – ALGILAYICILAR

Sistem bilgilerinin direkt olarak insan tarafından verildiği sistemlere

“konvansiyonel sistemler” denir. Eğer bilgiler bir program yoluyla verilmiş ise bu

durumda oluşturulan sisteme “otomasyon sistemi” denir. Herhangi bir sistemi daha

önceden belirlenmiş bir duruma getirme işlemine “kontrol” denir. Duruma getirme

veya durumu değiştirme, insan müdahalesi olmadan bir program tarafından yapılırsa

yapılan işleme “otomatik kontrol” denir. Buna göre “otomasyon”, insan müdahalesi

olmadan herhangi bir hareketin oluşmasına ve bu hareketin istenildiği gibi

gerçekleşmesine verilen isimdir.

Otomasyon sistemleri meydana gelen değişikleri algılamak, ölçmek,

yorumlamak ve ona göre bir hareket döngüsü yürütmek zorundadır. Otomasyonun en

can alıcı noktası algılamadır ve sensörlerde bu amaç doğrultusunda

kullanılmaktadırlar. Sensörler, vücudumuzun duyu organları gibi otomasyon

sisteminin algılayıcılarıdır ve herhangi bir fiziksel büyülüğü orantılı olarak elektriksel

büyüklüğe çevirirler.

Kompleks üretim türlerinde artan otomasyonlaşma, üretim sürecine ilişkin veri

ve bilgileri elektronik olarak temin etmeye ve uygun bir şekilde iletmeye olanak

tanıyan elemanların kullanımını öngörmektedir.

Algılayıcılar bu gerekleri yerine getirdikleri için ölçme, kontrol ve regülasyon

teknolojisinin, son yıllarda sıklıkla kullanılan önemli bir elemanı haline geldiler.

Algılayıcılar takip eden işlemciye her süreç büyüklüğü hakkında bilgi verirler. Proses

büyüklüklerine örnek olarak sıcaklık, basınç, kuvvet, uzunluk, dönme açısı, sıvı

seviyesi, debi gibi fiziksel büyüklükler verilebilir. Birçok fiziksel büyüklüğün

belirlenmesi amacıyla, bu büyüklüklere hassasiyetle tepki veren ve uygun sinyalleri

ileten algılayıcılar kullanılır.

Sensör kelimesi dilimize İngilizceden hissetmek, algılamak anlamına gelen “to

sense” sözcüğünden gelmektedir.

Automatic Control Systems: SENSÖRLER

2

SENSÖRLERİN SINIFLANDIRILMASI

Sensörler algılama türüne, beslenme ihtiyacına, çıkış büyüklüklerine ve

algılama şekillerine göre 4 temel kavramda sınıflandırılmaktadır.

Algılama Türüne (Giriş Büyüklüğüne) Göre:

•Mekanik: Uzunluk, Alan, Miktar, Kütlesel Akış, Kuvvet, Basınç, Hız, İvme, Pozisyon

•Termal: Sıcaklık, ısı akısı

•Elektriksel: Voltaj, akım, direnç, elektrik alanı ve frekans

•Manyetik: Alan yoğunluğu, akı yoğunluğu, manyetik moment, geçirgenlik

•Işıma: Yoğunluk, dalga boyu, polarizasyon, faz, yansıtma

•Kimyasal: Yoğunlaşma, içerik, oksidasyon/redaksiyon, reaksiyon hızı, pH miktarı

Besleme İhtiyacına Göre:

•Pasif Sensörler:

•Aktif Sensörler:

Çıkış Büyüklüğüne Göre:

Sensör çıkışları analog veya bilgisayar ile doğrudan iletişim kurabilmesini

sağlayan dijitaldir. Bunun için seri iletişim protokolleri;

•RS232C

•RS422A

•RS485

Algılama Şekillerine Göre:

Temaslı Algılayıcılar

Temassız Algılayıcılar


3

SENSÖRLER İLE İLGİLİ TEMEL KAVRAMLAR

•Hassasiyet:

Ne kadar küçük bir değişimi ölçebildiğinin göstergesidir.

•Ölçüm Aralığı:

Algılayıcının cevap verebildiği etkinin minimum ve maksimum değerleridir.

•Tekrarlanabilirlik:

Aynı şartlarda yapılan ölçümlerin birbirlerine yakınlığıdır.

•Çözünürlük:

Yapılan etkinin çıkış sinyali üzerinde izlenebilecek bir değişim meydana getiren

en küçük giriş değeridir. Örneğin, dijital göstergeli bir cihazda cihazın anlamlı olarak

okuyabildiği minimum değerdir.

•Doğruluk:

Ölçülen veya hesaplanan bir büyüklüğün gerçek değerine uygunluk derecesi.

•Ofset:

Bir algılayıcının ofset hatası, çıkışın sıfır olması gerektiği durumda çıkışta

görülen değerdir. Bir başka deyişle belirlenmiş çıkış ile o anda ölçülen gerçek çıkış

değeri arasındaki farktır.

•Cevap Zamanı:

Algılayıcının giriş parametresinde oluşan değişime karşı tepki verme süresinin

bir ölçüsüdür.

•Dinamik Doğrusallık:

Girişteki etkinin değişim hızını takip edebilme kapasitesinin ölçüsüdür.


4

ALGILAMA TÜRÜNE GÖRE SENSÖRLER

Sensörler de ölçülen büyüklükleri altı grup da inceleyebiliriz.

Mekanik Sensörler :

Mekanik konum anahtarları olarak da adlandırılırlar. Robot çalışmalarında

sıklıkla kullanılan touch sensörler aslında basit anahtarlardır. Touch sensör robotun

bir cisme temas edip etmediğini ya da sınırlandırılması gereken bir hareketin

tamamlanıp tamamlanmadığını algılamak için ( limit switch ) kullanılır.

Mekanik-elektrik konum anahtarlarının farklı tasarım şekilleri şunlardır:

Küçük konum anahtarları, minyatür ve subminyatür mikro anahtarlar

Basmalı düğme, sınır anahtarları

Sprungschalter öder Schleichschalter ausführungen (snap-eylem anahtarı

veya yavaş hareket modelleri)

Kapsüllenmeyen konum anahtarları

Plastik ile kapsüllenen konum anahtarları

Metal ile kapsüllenen konum anahtarları

Güvenlik konum anahtarları

Hassasiyet konum anahtarları


5

Basınç (Gerilme) Sensörleri:

Üzerlerine düşen basınçla orantılı olarak fiziki yapılarında meydana gelen

değişimden dolayı basınç seviyesini ya da basınç değişimi seviyesini elektriksel

işarete dönüştüren devre elemanlarına denir.

Basınç sensörleri, çalışma prensibine göre dört grupta incelenebilir. Bunlar:

Kapasitif basınç ölçme sensörleri

Strain gage (şekil değişikliği) sensörler

Load cell (yük hücresi) basınç sensörleri

Piezoelektrik özellikli basınç ölçme sensörleri

Kapasitif Basınç Ölçme Sensörleri:

Kondasatörler bilindiği üzere elektrik enerjisini depolayan elemanlardır. Bu

özellikleri kondansatör plakalarının boyutlarına, plakalar arasındaki mesafenin

uzaklığına ve iki plaka arasındaki yalıtkan (dielektrik) malzemenin özelliğine bağlıdır.

Sonuç olarak kondansatör plakaları birbirinden uzaklaştırılırsa ya da esnetilirse veya

iki plaka arasındaki dielektrik malzeme hareket ettirilirse, kondansatörün kapasitesi

değişir. Kondansatörün kapasitesi ile beraber alternatif akıma gösterdiği direnç de

değişir. İşte bu prensipten hareketle kapasitif basınç sensörleri üretilmiştir.

Kapasitif prensiple çalışan sensörler basınç sensörü olarak kullanıldığı gibi

yaklaşım ve pozisyon sensörü olarak da kullanılmaktadır.

kapasitif yaklaşım anahtarı ile siloda dolum kontrolü


6

Strain Gauge (Şekil Değişikliği) Sensörler:

Temel olarak strain gageler esneyebilen bir tabaka üzerine ince bir telin veya

şeridin çok kuvvetli bir yapıştırıcı ile yapıştırılmasından oluşmuştur. Üzerindeki

basıncın etkisinden dolayı tabakanın esnemesi, iletken şeridin de gerilerek

uzamasına sebep olmaktadır. Bu uzama esnasında telin boyu uzayarak kesiti

azalacaktır. Bilindiği gibi iletkenlerin kesiti azaldıkça dirençleri artacağından

uygulanan kuvvete bağlı olarak iletkenin direncinde de değişme olacaktır. Bu direnç

değişimine bağlı olarak uygulanan kuvvetin miktarını tespit edilebilir

Strain gagenin iç yapısı

Günümüzde strain gageler kuvvet, ağırlık, basınç vb. fiziksel değişkenlerin

ölçümlerinde kullanılmakla beraber bisikletlerin sağlamlık testlerinde ve helikopter

pervanelerinin esneme paylarının hesaplanmasında kullanılmaktadırlar.

Pervane esnemesinin algılanmasında kullanılan strain gageler


7

Load Cell (Yük Hücresi) Basınç Sensörleri:

Load cell’in iç yapısı

Yük hücresi (load cell) daha çok elektronik terazilerin yapımında kullanılan

basınç sensörüdür. Asıl çalışma prensibi strain gage gibidir. Yukarıda 4 noktadan

ölçme yapan bir yük hücresi görülmektedir. Tek noktadan ya da iki noktadan ölçüm

yapanları da bulunmaktadır. Yukarıdaki şekilde A, B, C, D noktalarındaki strain

gagelerin dirençleri basınca bağlı olarak değişir. Bu değişim ile orantılı olarak da

basınç miktarını tespit edebiliriz.

Load Cell (Yük Hücresi) basınç sensörleri, digital tartılarda ,kantarlarda sıvı ve

gaz basınçlarını ölçmede, kan basıncının ölçümünde vb. alanlarda kullanılır

Piezoelektrik Basınç Ölçme Sensörleri:

Basıncın elektrik akımına dönüştürülme yollarından biri de piezoelektrik olayıdır.

Piezoelektrik özellikli algılayıcılarda kuartz (quartz), roşel (rochelle) tuzu, baryum,

turmalin gibi kristal yapılı maddeler kullanılır. Piezo elektrik transdüserlerin karşılıklı

iki yüzeyine basınç uygulandığında diğer iki yüzey arasında küçük bir gerilim üretilir.

Bu özellikten faydalanılarak basınç ve titreşim gibi mekanik büyüklüklerin ölçümünde

faydalınılır.

Piezoelektrik basınç ölçme sensörleri basınç ve titreşim ölçümlerinde, elektronik

saatlerde ve kristal mikrofonlarda kullanılırlar.


8

Basınç Sensörlerinin Endüstriyel Kullanımı :

Günümüzde hala mekanik ürünler kullanılmaktadır. Örneğin BASF yılda 20.000

manometre kullanmaktadır. Otomasyonun yayılması halinde bunlar elektronik

ürünlerle değiştirilecekler ve bu da büyük bir potansiyel olacaktır. İki karakteristik

özellik vardır:

1. Mekanikler tamamen devre dışı bırakılamaz. Basınç, basınç sensörlerinin bazı

parçalarında mekanik deformasyona yol açmaktadır. Değerlendirme ve sinyal

koşullaması elektronik olarak yapılmaktadır.

2. Basınç sensörleri için anahtarlama noktasının ayarlanabilmesinin yanında o andaki

akımın da görüntülenmesi istenir. Bu halde ikili sensör yerine bir ölçüm aleti kullanılır.

Bu uygulama çeşitleri göz önüne alınırsa, en baştan itibaren tümünün

sensörlerle değiştirilmesi mümkün değildir. Detaylı bir pazar araştırmasından sonra

ifm öncelikle hidroliklerde kullanılmak üzere bir sensör tasarlamaya karar vermiştir.

İçten yanmalı motorlar

Akış kaynaklı gürültüler

Balistik ölçmeler

Kavitasyon

Kompresörler

Darbeler

Pompa ve valf dinamik davranışları

Hidrolik ve pnömatik uygulamalar

Su darbesi

Türbülans

Rüzgar tünelleri

Gaz ve buhar türbinleri


9

Denge ve Eğim Sensörleri :

Bazı otomasyon sistemlerinde ya da robot projelerinde eğimin algılanması

gerekebilir. Bu durumlarda eğimi algılayabilmek için içlerinde civa damlacığı ya da

metal bilye bulunan eğim sensörleri kullanılır. Bu sensörler bulundukları konuma göre

içlerindeki civa damlacığının ya da metal bilyenin sensör içerisindeki anahtarları

açması ya da kapamasıyla çalışır.

Termal Sensörler :

Ortamdaki ısı değişimini algılamamıza yarayan cihazlara ısı veya sıcaklık

sensörleri denir. Birçok maddenin elektriksel direnci sıcaklıkla değişmektedir.

Sıcaklığa karşı hassas olan maddeler kullanılarak sıcaklık kontrolü ve sıcaklık

ölçümü yapılır. Sıcaklık ile direnci değişen elektronik malzemelere; term (sıcaklık),

rezistör (direnç), kelimelerinin birleşimi olan termistör denir. Termistörler genellikle

yarı iletken malzemelerden imal edilmektedir. Termistör yapımında çoğunlukla

oksitlenmiş manganez, nikel, bakır veya kobaltın karışımı kullanılır. Termistörler ikiye

ayrılır sıcaklıkla direnci artan termistöre PTC, sıcaklıkla direnci azalan elemana da

NTC denir.

Manyetik Sensörler :

Ortamdaki manyetik değişiklikleri algılayan ve buna bağlı olarak çıkışında

gerilim üreten elemanlara manyetik transdüser denir.

Manyetik alan değişimine göre bobin uçlarında meydana gelen e.m.k

Manyetik transdüserler, aralarında elektriksel bağlantının olmadığı veya

sensörle algılanacak cismin birbirini göremediği durumlar da motor ve benzeri

cihazların çektikleri akımların ölçülmesinde, hareket eden sistemlerin hızlarının ve

hareket yönlerinin tespit edilmesinde, güvenlik ve metal detektörlerinde kullanılır.


10

Sanayide ise kumanda ve kontrol sistemlerinde, tıp elektroniğinde, fabrikalarda,

otomatik kumanda kontrol uygulamalarında, yer değişimlerinin hassas olarak

ölçülmesinde kullanılır.

Bobinli (Endüktif) Manyetik Sensörler:

Bobin endüktif bir elemandır ve hareketli bir manyetik alan içinde bulunursa

bobin uçlarında bir gerilim meydana gelir. Bobin uçlarındaki gerilimin sürekli olması

için sürekli değişen bir manyetik alan içinde bulunması yani mıknatısın ya da bobinin

sürekli hareket halinde olması gerekir. Hareketin sürekli olmadığı durumlar da bobin

pasif olarak kullanılır. Bir bobinin içindeki nüvenin konumuna göre bobinin endüktans

değeri değişmektedir .Bu sayede uygulanan gerilime göre bobin uçlarında düşen

voltaj değişir. Bu özellliklerden yararlanılarak endüktif transdüserler yapılmaktadır

Sanayide otomasyon sistemlerde devir sayısı ölçüm cihazlarında kullanılmaktadır.

Devir Sayısı ölçümlerinde kullanılan endüktif sensörler

Elektronik Devreli Manyetik Sensörler (Yaklaşım Sensörleri) :

Bir iletkenin içinden akım geçerse o iletkenin etrafında manyetik bir alan oluşur.

Bu manyetik alanın içine metal bir cisim girerse bu bobinin indüktans değeri değişir.

Bu indüktans değişimi sensörün içinde bulunan devrenin denge noktasını değiştirir.

Sensörün içinde bulunan ölçüm yapan devre sayesinde metalin ne kadar yakın ya da

uzak olduğunu tespit edebiliriz.Bu sensör çeşidi daha çok hazine avcıları tarafından

kullanılmakla beraber günümüzde bir çok yerde karşımıza çıkan metal

dedektörlerinde kullanılmaktadır.

Hazine arama cihazi ve metal dedektörleri


11

Alan (Hall) Etkili Transdüserler:

Hall sensörü hall etkisine dayanır Bir yarı iletkenden elektronlar akarken akım

yönüne dik bir manyetik alan uygulanınca elektronlar belli bir bölgede yoğunlaşır. Bu

da yarı iletkenin diğer uçlarında gerilim oluşmasına neden olur.Bu duruma hall etkisi

denir. Bu gerilimin değeri manyetik alana, levhanın yakınlığı ile değişir. Bu prensibe

göre alan etkili transdüserler yapılır.

Alan etkili transdüserler ve araçlarda alan etkili sensörlerin kullanılması

Alan etkılı sensörlerle araçlarımızın park sensörleri ve günümüzde hala

geliştirilmekde olan robotların otomatik kontrol sistemlerinde kullanılmakdatır.

Manyetik Sensörlerin Uygulama Örnekleri :

Manyetik temassız algılayıcılarla çalışan pnömatik silindir.

Temassız algılayıcılar yaklaşık 10 mm'den başlayan strok uzunluklarında, iki

tarafın son konum sorgulamasını sağlamaktadır. (En bilinen ve yaygın uygulama:

Silindir anahtarı). Manyetik temassız algılayıcılar ile diğer birçok algılayıcı problemi

ortadan kaldırılabilir. Bunun için algılanan nesne yapısında mıknatıs bulundurmalıdır.


12

Örneğin:

Ne tür malzemeden meydana geldiği önemli olmayan dönen parçaların dönüş

sayılarının ölçümünde

Aynı tür iş parçalarının tek tek seçilerek tanınmasında

Artan yol ölçüm sistemlerinde

Sayım ayarlarında

Kapı anahtarlarında

Malzeme konumlamalarında

Dönüş sayısının ve dönüş yönünün saptanması

İndüktif yaklaşım anahtarı ile metal kapak kontrolü


13

FOTO ELEKTRİK SENSÖRLER

Fotoelektrik sensörler günümüzde çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Süper

marketlerde başımızın üzerinden geçen bir infrared ışık hüzmesi karşımızda duran

kapıyı açar ve kapatır ya da başka bir ışık hüzmesi kasalarda ki konveyörün üzerinin

dolu olup olmadığını kontrol ederek, konveyörün hareketini başlatır ya da durdurur.

Bu fotoelektrik sensörlerin günlük hayatımızda ne kadar sık kullanıldığının basit bir

örneğidir. Endüstride ise fotoelektrik sensörler genelde nesnelerin nerede olduklarını

ve hareketlerini kontrol etmek amacı ile kullanılır. Örn: Konveyörlerde, paketleme

ekipmanlarında, montaj bantlarında...

Fotoelektrik sensörleri 4 farklı grupta incelenebilir;

Karşılıklı tip

Reflektörlü tip

Cisimden yansımalı tip

Özel tipler

Karşılıklı Tip Fotoelektrik Sensörler

Basit bir karşılıklı ışıma, ışık yayan bir kaynak ve bu kaynağın yaydığı ışığı

algılayan (ışığa duyarlı) bir elektronik devreden (fotodedektör) oluşur.

Fotoelektrik sensörün alıcı ve verici kısımları arasında bir cisim olup olmadığı şu

şekilde anlaşılır. Eğer ışık hüzmesi fotodedektörün (alıcı kısım) üzerine rahat bir

şekilde ışıyabiliyorsa çıkışlar OFF şekilde kalır. Alıcıya ışığın ulaşması

engellendiğinde yani araya bir nesne girdiğinde değişiklik hissedilir ve çıkışlar ON

pozisyonuna geçer.



14

Reflektörlü Tip Fotoelektrik Sensörler

Fotoelektrik sensör endüstrisi reflektörlü sensörleri geliştirerek kablolama

maliyetlerini düşürdü. Bu sistemde alıcı ve verici cismin aynı tarafına konulmuştur.

Fakat cismin diğer tarafına gelen ışını yansıtması için bir yansıtıcı yerleştirilmiştir.

Eğer gönderilen ışık ışını kırılırsa bir cisim algılandı demektir aynen karşılıklı tip

sensörlerde olduğu gibi.

Reflektörlü tip fotoelektrik sensörler karşılıklı tip fotoelektrik sensörlerle aynı amaçlı

kullanılabilir ama farklı olan yönleri de vardır. Şöyle ki:

Reflektörlü tip sensörlerin algılama mesafeleri karşılıklı tip sensörlere göre

daha kısadır.

Reflektörlü tip sensörler yarısaydam cisimleri de algılayabilir. Bunun sebebi,

ışık ışınının reflektöre gidip geri gelirken iki kez cismi görmesidir.

Reflektörlü tip fotoelektrik sensörler parlak yüzeylerin ya da ayna yüzeylerin

algılanmasında çok uygun değildir. Çünkü ışık ışını parlak yüzeyden geri yansıyabilir

ve bu sensör yansımanın reflektörden olmuş gibi işlem yapar. Bu aynı zaman da

beyaz yüzeyler içinde geçerlidir.

Cisimden Yansımalı Tip Fotoelektrik Sensörler

Cisimden yansımalı tip fotoelektrik sensörlerde yansıtıcıdan ayrılan ışık ışınları

cisimden yansıyarak geri gelir. Alıcı ve verici cismin aynı tarafındadır.

Cisimden yansımalı fotoelektrik sensörlerin karşılıklı tip ve reflektörlü sensörlere göre

avantajları aşağıda ki gibidir:

Sadece bir noktada kablolama ihtiyacı vardır.

Reflektör ihtiyacı yoktur.

Montajı yapılırken bir reflektöre ihtiyacı olmadığı için yerleştirmesi zor değildir.

Cisimden Yansımalı Tip Fotoelektrik Sensörlerin Kullanım Alanları

Işık perdeleri (güvenlik amaçlı), lazer sensörler, üç ışınlı trigonometrik alan

yansımalı sensörler, analog çıkışlı sensörler özel amaçlı sensörlere örnektir.


15

Fotoelektrik Sensörler Nerelerde Kullanılır

Konveyörlerde, paketleme makinelerinde, süper marketlerde, otoparklarda, test

makinelerinde, havaalanlarında, elektronik montaj bantlarında, güvenlik

sistemlerinde, kola makinesi gibi bozuk para ve jetonla çalışan makinelerde

robotlarda , kutu kapaklama işlemlerinde, ilaç imalatlarında, makine elemanları

imalatında, tekstil imalatında, kopyalama işlemlerinde, depolarda, içecek

depolamada, testere imalathanelerinde, otomobil montaj bantlarında, postanelerde,

araba yıkamacılarında, tavuk besi hanelerinde, tahıl asansörlerinde, insan

asansörlerinde , kimyasal proseslerde ,dağıtım merkezlerinde, makine

marketlerinde, etiketleme işlemlerinde, yiyeceklerin paketlenmesinde, metal döküm

işlemlerinde, ağır ekipmanlarda, yazma işlemlerinde, otomatik lavabolarda ve kağıt

makinelerinde kullanılır.



16


OPTİK TRANSDÜSERLER VE SENSÖRLER

Üzerine düşen ışığa bağlı olarak üstünden geçen akımı değiştiren elemanlara

optik eleman denir .Optik transdüserler ışık miktarındaki değişmeleri elektriksel

işaretlere dönüştürürler.Bu elemanlar genellikle küçük akımlı elemanlardır.Optik

transdüserler genellikle alıcının akımlarını taşımazlar sadece alıcıyı çalıştıran

elemanları kumanda ederler.

Üzerine ışık düştüğünde direnci azalan, karanlıkta ise direnci artan elemana

foto direnç denir.

Foto Direnç:

Foto dirençler LDR (Light Dependent Resistance) olarak adlandırılır. Kalsiyum

sülfat ve kadmiyum selenid gibi bazı maddeler üzerlerine düşen ışık ile ters orantılı

olarak direnç değişimi gösterir. Üzerine herhangi bir ışık almadığı sürece LDR’nin

direnci çok yüksektir (10 Mohm). Uygulanan ışık şiddeti arttıkça bu direnç değeride

düşer (75-300 Ohm).


17

Işığa bağlı olarak kontrol edilmek istenilen tüm devrelerde kullanılabilir. Alarm

devrelerinde, sayıcılarda , flaslı fotoğraf makinelerinde park, bahçe ve sokak

aydınlatmalarında kullanılır.

Foto Diyot:

Foto diyotlar ışık etkisi ile ters yönde iletken olan diyotlardır. Devreye ters olarak

bağlanılırlar. Anoduna negatif, katoduna pozitif gerilim uygulanır

Fotodiyotlar, transistör ve tristör tetiklemelerinde, ışık kontrollü devrelerde,

alarm devrelerinde ,elektronik flaşlarda ışık ölçüm cihazlarında optokuplörlerde ve

sayıcı devrelerinde kullanılırlar.

LED Diyot

LED, İngilizce'de Light Emitting Diode kelimelerinin kısaltılmış halidir ve “Işık

Yayan Diyot” anlamına gelir.

Bu ışıklı diyotlar, kullanışlı ve pratik olmalarının yanı sıra oldukça ucuz olmaları

nedeniyle gösterge olarak diğer tip lambaların yerini almışlardır. LED diyotların

kullanım alanları çok geniştir. Çok az enerji harcadıkları için reklam tabelaların da,

ışıklı uyarı levhalarında elektronik devrelerin testlerinde, tüm elektronik cihazların

üzerinde çalıştığını gösteren ışık olarak kullanılmaktadır.

İnfrared Diyot (IR Diyot, Kızıl Ötesi Diyot)

Doğru polarlanmalandırıldığında insan gözünün göremediği frekans bandında

kızıl ötesi ışık yayan diyodlardır.

PN birlesmesiyle elde edilen infrared LED’lere dogru polarma uygulandığında,

foton adı verilen birbirinden ayri paketler halinde isik enerjisi yayarlar. İnfared diyodlar

devreye Led diyod gibi bağlanırlar ve genelde fototransistörlerle birlikte kullanılırlar

İnfraruj LED’ler özellikle televizyon veya müzik setlerinin kumandalarında,

kullanılmakla birlikte uzaktan kumanda yapılması istenen her yerde kullanılırlar

Foto Pil (Işık Pili, Güneş Pili)

Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını , elektrik

enerjisine dönüştüren yarı iletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire


18

şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında,

kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır.

Güneş pilleri transistörler, doğrultucu diyotlar gibi yarı iletken maddelerden

yapılmaktadır. Yarı iletken özellik gösteren birçok madde arasından güneş pili

yapmak için en elverişli olanlar, silisyum, galyum arsenit, kadmiyum tellür gibi

maddelerdir. Bu maddeler güneş pilleri için özel olarak hazırlandıktan sonra PN

eklemine güneş enerjisi geldiğinde fotonlardaki elektron yükü PN maddeleri arasında

bir potansiyel fark yani gerilim oluşturur. Bu gerilim 0,15-0,5 volt civarındadır

Işık pilleri seri bağlanarak daha büyük gerilim, paralel bağlanarak daha büyük

akım elde edilebilir. Güneş enerjisiyle çalışan hesap makinelerinde kullanılan eleman

ışık pilidir.

Güneş pilleri gelişmiş ülkelerde hayatın her alanına girmiş durumdadır. Günlük

hayatımızda, hesap makinelerinde küçük güçlü cihazların şarjlarında çokça

karşılaştığımız elemanlardır.

Artık güneş pilleri bir çok yerin enerji ihtiyacını karşılamakla birlikte bağımsız

olarak trafik yol uyarı levhalarında, sokak aydınlatmalarına varan bir çok yerlerde

kullanılmaktadır

Optokuplör

Optokuplör, aralarında elektriki bir bağlantı olmadan düşük gerilimlerle, yüksek

gerilim ve akımları kontrol edebilen devre elemanına denir.

Optokuplör kelime anlamı olarak optik kuplaj anlamına gelir. Kuplaj bir sistem

içindeki iki katın birbirinden ayrılması ama aralarındaki sinyal iletişiminin devam

etmesi olayıdır. Ayrılma fiziksel olarak gerçekleşir ama iletişim manyetik veya optik


19

olarak devam eder. Bu durumun faydası, katlardan birinde olan fazla akım, yüksek

gerilim gibi olumsuz, sisteme zarar verecek etkilerden diğer katları korumaktır.

Yapısında bir led diyot ve onun yaydığı ışıktan etkilenerek iletime geçen bir adet foto

eleman bulunur. Işık yayan eleman olarak "LED", "İnfraruj LED" kullanılırken ışık

algılayıcı olarak "foto diyot", "foto transistör", "foto tristör", "foto triyak" vb. gibi

elemanlar kullanılır

Optokuplörler daha çok, iki farklı devre arasında izolasyonu sağlamak için

kullanılır

Çok düşük gerilimle çalışan bir devreyle yüksek gerilimli bir güç devresine

optokuplör aracılığıyla kumanda edilebilir. Böylelikle tetikleme devresi hiçbir şekilde

zarar görmez. Optokuplörler 2000 ile 5000 voltluk gerilimlere dayanıklı olduğundan

en hassas kontrol sistemlerinde güvenle kullanılır.

Ses Sensörleri :

Ses bir titireşimden ibaret olup suya atılan taşın yarattığı dalgaya benzer şekilde

havada bir dalga iletimi şeklinde yayılmaktadır. Ses aslında hava basıncındaki

değişimdir. Konuştuğumuzda çıkardığımız ses havayı titreştirerek hava da bir basınç

değişikliği oluşturur. Kulak ise bu basınç değişikliğini kulaklarımızdaki zar ile algılar.

Mikrofon :

Meydana gelen herhangi bir ses dalgası mikrofon ile elektriksel titreşimlere

dönüştürülebilir. Mikrofon ses işaretlerini elektriksel işaretlere dönüştüren

transdüserdir.

Mikrofonlar da tıpkı kulaklarımız gibi havadaki basınç değişikliğinin yarattığı

etkiden yararlanarak sesi algılar ve elektrik sinyaline çevirir.

Bütün mikrofonların yapısı, ses dalgalarının bir diyaframı titreştirmesi esasına

dayanmaktadır. Her sesin belirli bir şiddeti vardır. Bu ses şiddetinin havada yarattığı

basınç ses şiddeti ile doğru orantılıdır. Gelen hava basıncının büyüklük ve

küçüklüğüne göre ileri-geri titreşen diyaframın bu titreşimini, elektrik enerjisine

çevirmek için değişik yöntemler kullanılmaktadır. Kullanılan yöntemlere göre de

mikrofonlara isim verilmektedir.


20

Mikrofonlar çalışma prensiplerine göre çeşitlere ayrılırlar:

Dinamik mikrofonlar

Kapasitif mikrofonlar

Şeritli (bantlı) mikrofonlar

Kristal mikrofonlar

Karbon tozlu mikrofonlar

Kimyasal Sensör:

Lpg Gaz Sensörü:

Otomasyon projelerinde sıkça kullanılan gaz sensörüdür. Algılama hassasiyeti

100-10,000 ppm partikulde izobutan, propan gazları tespitinde kullanılır. Tepki süresi

10 sn dir .


21

BESLENME İHTİYACINA GÖRE SENSÖRLER

Algılayıcılar besleme ihtiyacına göre pasif algılayıcılar ve aktif algılayıcılar

olmak üzere 2 grupda incelenebilirler.

Pasif Algılayıcılar :

Hiçbir şekilde dışardan harici enerji almadan (besleme gerilimine ihtiyaç

duymadan) fiziksel yada kimyasal değerleri bir başka büyüklüğe çevirirler. Bu

algılayıcı tipine örnek olarak Termocouple (T/C) yada anahtar gösterilebilir. T/C

aşağıda etraflıca anlatılacaktır. Anahtar ise bilindiği gibi mekanik bir hareketi

elektriksel bir kontağa dönüştürmektedir.

Aktif Algılayıcılar :

Çalışmaları için harici bir enerji beslenmesine ihtiyaç duyarlar. Bu algılayıcılar

tipik olarak zayıf sinyalleri ölçmek için kullanılırlar. Aktif algılayıcılarda dikkat edilmesi

gereken nokta giriş ve çıkışlardır. Bu tip algılayıcılar dijital yada analog formatta

elektriksel çıkış sinyali üretirler. Analog çıkışlılarda, çıkış büyüklüğü gerilim yada

akımdır. Endüstride en yaygın kullanılan 4-20 mA çevrim tipinin kullanımı bazı özel

durumlar gerektirmektedir. Bu noktalar;

Algılayıcıların yerleştirildiği uzak noktalarda elektrik besleme geriliminin

olmaması gereklidir.

Algılayıcılar gerilim sinyalinin sınırlı olabileceği durumlarda tehlikeli

uygulamalarda kullanılmalıdır.

Algılayıcıya giden kablolar iki ile sınırlanmalıdır.

Akım çevrim sinyali göreceli olarak gürültü geriliminin ani sıçramalarına karşı

korumalıdır. Ancak bunu uzun mesafe veri aktarımında yapamaz.

Algılayıcılar, ölçüm sisteminden elektriksel olarak izole edilmelidir.


22

ÇIKIŞ BÜYÜKLÜĞÜNE GÖRE SENSÖRLER

Öte yandan analog çıkışlara alternatif olan dijital çıkışlar ise bilgisayarlarla

doğrudan iletişim kurabilirler. Bu iletişimler kurulurken belli bazı protokoller kullanılır.

Bunlardan seri iletişim protokollerine, aşağıda kısaca değinilmiştir.

RS232C: Bu protokol başlangıçta telefon veri iletişimi için tasarlanmıştır. Daha

sonra birçok bilgisayar sistemi bunu sıkça kullanmaya başlamış ve sonuçta RS232

standart bir iletişim protokolü haline gelmiştir. RS232C'nin çalışması tek sonlamalıdır

(single ended). Lojik 1 =-15,-3 arasında ve lojik 0 = +3,+15 arasındadır. Algılayıcılar

verileri bitler halinde ve seri iletişim protokolüne uygun olarak bilgisayara gönderir.

RS232C bir single ended arayüz olduğundan alıcı ve gönderici arasındaki uzaklık dış

çevreden gelen olumsuz faktörlerin (EMI,RFI enterferanslar) azaltılması açısından

kısa tutulmalıdır.

RS422A : Bu protokol Differential ended bir arayüze sahiptir. Alıcı verici

arasındaki uzaklık yeterince en uzak seviyededir. Hatlarda bu mesafe sebebiyle

olabilecek zayıflama 200mV seviyesine kadar azalsa da sistem iletişime devam eder.

Diferansiyel ara birim sayesinde sinyaldeki zayıflama ihmal edilebilir düzeye çekilir ve

oldukça yüksek bir veri hızıyla haberleşme sağlanabilir. Algılayıcı ve bilgisayar

arasındaki iletişimde Twisted Pair (Bükülmüş kablo) kullanıldığından dış etkilerden

etkileşim azdır.

RS485 : Standart 422A protokolü genişletilerek oluşturulmuş bir protokoldür. Bu

protokol ile birlikte çalışabilen 32 adet alıcı vericinin tek bir kabloyla veri iletişimi

sağlanabilir. RS485 protokolü kablodaki iletişim problemlerini ortadan kaldırmaktadır.

Çıkış AraBirim Tipi Max Kablo

Uzunluğu

Max Veri hızı İletişim Tipi

RS232C Single Ended

Voltage

15 mt 20Kbps Point to point

RS422A Differantial

Voltage

1,2 Km 10Mbps Point to point

RS485A Differantial

Voltage

1,2 Km 10Mbps Multi Drop (32

Node)


23

ALGILAMA ŞEKİLLERİNE GÖRE SENSÖRLER

Sensörler algılama şekillerine göre temaslı sensörler ve temassız sensörler

olmak üzere 2 grupda incelenebilirler.

Temaslı Sensörler :

Sensörün algıladığı cisme temas etmesi ile gerçekleşen değişimin

algılanmasıdır. Temas eylemi genelde mekaniktir.

Temassız Sensörler :

Ayrık konum büyüklükleri için kullanılan, ya kısaca ifade etmek gerekirse, bir

nesnenin belirlenen bir konumda bulunup, bulunmadığını saptayan algılayıcılardır.

Bu algılayıcılar temassız algılayıcı adı altında gösterilmektedir. Nesnenin konumunu

belirleyen ya da belirleyemeyen bu algılayıcılar, duruma göre ya “evet” ya da “hayır”

şeklinde bir uyarı verirler. Bu tip, yani sadece iki durumu bildiren algılayıcılar ikili

algılayıcı ya da seyrek de olsa initiyatör şeklinde gösterilir.

Birçok üretim donanımında belirlenen hareketlerin geri besleme işareti için mekanik

konum anahtarları kullanılır. Bu anahtarların diğer gösterim şekilleri mikro anahtar,

sınır anahtarı ya da limit valfidir. Burada hareket temas edilerek algılanır ve daha

önceden tasarlanan şartlar bu şekilde yerine getirilir. Ayrıca bu anahtarlar aşınmaya

karşı dayanıklıdır. Temassız algılayıcılar bu anahtarlardan farklı olarak elektroniksel

ve temassız çalışır. Temassız algılayıcıların getirdiği avantajlar şunlardır:

Geometrik konumların hassas ve otomatik olarak saptanması

Nesnelerin ve hareketlerin temassız olarak saptanması; elektronik temassız

algılayıcının yardımıyla iş parçası ve algılayıcı arasında kontak kurulması gerekmez

Anahtarlama hızlılığı – algılayıcılar elektronik çıkış sinyallerinin yardımıyla

gerilim tepe değerleri ve hata impulsları üretmez.

Aşınmaya dayanımlı fonksiyon – elektronik algılayıcılar hareketlilikten dolayı

aşınan parçalar içermez

Sınırsız sayıdaki anahtarlama çevrimleri

Ağır çevre koşullarında da kullanılabilen tasarımlar mevcuttur (örneğin

patlama tehlikesi bulunan ortamlar).


24

Bu sebeplerden dolayı, temassız algılayıcılar endüstrinin birçok kolunda

kullanılmaktadır. Temassız algılayıcılar teknik birimlerin çalışmalarının kontrol

edilmesini sağlar. Bu yüzden de prosesin çalışma kontrolünün ve güvenliğinin

sağlanması amacı ile kullanılır. Böylece üretim sırasında ortaya çıkan arızalar

önceden, hızlı ve güvenli bir şekilde saptanır. İnsan ve makinenin başına gelebilecek

zararların önlenmesi, önemli bir görüş noktasıdır. Makinelerin durma süre ve

sayılarının azaltılması, arızaları hızlı bir şekilde saptayan ve bildiren algılayıcıları

kullanılması ile mümkündür.

Metalik –TUSAŞ – Türk Havacılık ve Uzay Sanayii A.Ş.

2005 yılında Türk hissedarlar tarafından satın alınarak şirket yeniden

yapılandırılmış ve TUSAŞ- Türk Havacılık ve Uzay Sanayii A.Ş adı altında

faaliyetlerini geliştirerek ; havacılık ve uzay sanayi sistemlerinin geliştirilmesi ,

modernizasyonu , üretimi , sistem entegrasyonu ve yaşam döngüsü destek

süreçlerinde Türkiye’nin teknoloji merkezi konumuna gelmiştir.

TUSAŞ’ın misyonu ülkemiz havacılık ve uzay sanayinin gelişiminde öncülük

etmektir ve bu doğrultuda yaptığı bir çok çalışması bulunmaktadır. Bunların

içerisinden en çok dikkat çekeni kuşkusuz insansız hava aracı “ ANKA” dır.

Tamamen yerli üretim olan ANKA , malzemelerinin üretiminden montajına kadar

tamamen yurt içi imkanlarla tamamlanmıştır.

30 Aralık 2010 tarihinde uçuş testlerine başlanan ANKA günümüzde Türk Silahlı

Kuvvetleri’nce kullanılmakla beraber içlerinde Pakistan, Malezya , Mısır ve Suudi

Arabistan gibi ülkelerce talep edilmektedir.


25

Kaynakça

Kolektif, Algılayıcılar ve Transedürler, TC.Milli Eğitim Bakanlığı Yayınları, Ankara, 2012

Kolektif, Elektrik-Elektronik Teknolojisi Sensörler veTransedürler 523EO0002, TC.Milli Eğitim Bakanlığı Yayınları, Ankara, 2012

ÖZDEMİR, Ali, Güç Elektroniği (Endüstriyel Elektronik), Erdem Yayınevi, İstanbul,1997-2013

ÖZDEMİR, Ali, Endüstriyel Kontrol Kitabı, Erdem Yayınevi, İstanbul, 1997-2013 İnternet’den bulunan kaynakların linkleri :

http://www.robotiksistem.com/sensor_nedir_sensor_cesitleri.html

http://akademik.maltepe.edu.tr/~engin_oguzay/OPEN/523EO0002.pdf

http://www.robot.metu.edu.tr/dosya/sensor.pdf

http://www.teknomerkez.net/sayfa.php?git=352

http://www.elektrikrehberiniz.com/elektronik/sensor-ve-transduser-1907/

http://hilmi.trakya.edu.tr/ders_notlari/yl/Yukseklisans_Ders_Notlarim.pdf

http://iys.inonu.edu.tr/webpanel/dosyalar/1321/file/Sens_Trans.pdf

https://www.tai.com.tr/tr

.

http://www.robotiksistem.com/sensor_nedir_sensor_cesitleri.html

http://akademik.maltepe.edu.tr/~engin_oguzay/OPEN/523EO0002.pdf

http://www.robot.metu.edu.tr/dosya/sensor.pdf

http://www.teknomerkez.net/sayfa.php?git=352

http://www.elektrikrehberiniz.com/elektronik/sensor-ve-transduser-1907/

http://hilmi.trakya.edu.tr/ders_notlari/yl/Yukseklisans_Ders_Notlarim.pdf

http://iys.inonu.edu.tr/webpanel/dosyalar/1321/file/Sens_Trans.pdf

https://www.tai.com.tr/tr

sensÖrler – algilayicilar - gds mühendislik arge · sensörler, vücudumuzun duyu organları...

Documents